隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，迫切需要低相對(duì)密度、高強(qiáng)度、高模量和耐高溫的工程材料。SiC纖維滿足這些要求，并具有高溫抗氧化性、耐腐蝕、低熱膨脹系數(shù)、低密度等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)發(fā)展較快的高溫陶瓷基復(fù)合材料的增韌補(bǔ)強(qiáng)纖維，受到國(guó)內(nèi)外材料界廣泛關(guān)注，并作為重點(diǎn)發(fā)展的纖維品種之一。
       1.連續(xù)SiC纖維的發(fā)展情況
       目前，制備連續(xù)SiC纖維的方法主要有先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法(PreceramicPolymerPyrolysis，3P法)、化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposited，CVD法)、化學(xué)氣相反應(yīng)法(ChemicalVaporReaction，CVR法)等，先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法是目前比較成熟且已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的方法，是工業(yè)化制備SiC纖維的主要方法。
       1975年日本東北大學(xué)Yajima教授以及1980年我國(guó)國(guó)防科技大學(xué)，先后用先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法成功開(kāi)發(fā)出連續(xù)SiC纖維，奠定了先驅(qū)體法制備SiC纖維工業(yè)化的基礎(chǔ)。1978年日本碳公司取得Yajima教授的SiC纖維專利實(shí)施權(quán)后，在日本新技術(shù)開(kāi)發(fā)事業(yè)團(tuán)的支持下，組織國(guó)內(nèi)30多名項(xiàng)級(jí)材料專家，經(jīng)近10年的努力，耗資約1.1×109日元，于1989年完全實(shí)現(xiàn)了纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品以Nicalon商品名正式進(jìn)入市場(chǎng)銷售。日本宇部興產(chǎn)公司也于1988年產(chǎn)業(yè)化制成功另一種連續(xù)Si-Ti-C-O纖維，以Tyranno商品名銷售。美國(guó)也于同期制備了多晶纖維，并以Sylramic商品名銷售。我國(guó)于1980年開(kāi)始研制連續(xù)SiC纖維，2011年蘇州賽力菲陶纖有限公司完成產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)并開(kāi)始生產(chǎn)連續(xù)SiC纖維，并以“賽力菲-SLF”(Cerafil)商品名銷售。
       2國(guó)產(chǎn)連續(xù)SiC纖維新進(jìn)展
       SiC纖維因其特殊性，一直被作為軍事敏感材料，國(guó)外對(duì)我國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖和產(chǎn)品壟斷。2011年，蘇州賽力菲陶纖有限公司成功實(shí)現(xiàn)連續(xù)SiC纖維的產(chǎn)業(yè)化，并開(kāi)始向國(guó)內(nèi)相關(guān)單位提供可用纖維，使我國(guó)成為繼日本和美國(guó)后又一個(gè)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)SiC纖維產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家，從而解決了國(guó)內(nèi)高溫抗氧化復(fù)合材料領(lǐng)域所需高性能陶瓷纖維品種“無(wú)米之炊”的狀況。
       2.1陶瓷前驅(qū)體—聚碳硅烷(PCS)
       PCS是制備SiC纖維的主要原料，也是高性能SiC陶瓷基復(fù)合材料重要的基體材料。蘇州賽力菲陶纖有限公司通過(guò)設(shè)備改造和技術(shù)優(yōu)化，PCS的種類由原來(lái)的一種固態(tài)PCS增加到3種，分別為固態(tài)PCS(分子量可調(diào))、液態(tài)LPCS和異元素PMCS，通過(guò)嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量和過(guò)程，產(chǎn)品的質(zhì)量水平也穩(wěn)步提高。
       目前蘇州賽力菲陶纖有限公司PCS產(chǎn)能為5t/a，可批量供應(yīng)市場(chǎng)，產(chǎn)能40t/a的產(chǎn)業(yè)化基地正在建設(shè)中。該產(chǎn)品可用作SiC陶瓷基復(fù)合材料(碳/陶、陶/陶復(fù)合材料)基體，廣泛應(yīng)用于航天、航空、交通等領(lǐng)域。
       2.2連續(xù)SiC纖維
       目前世界上已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)能達(dá)百噸級(jí)的僅有日本碳公司和日木宇部興產(chǎn)株式會(huì)社，典型產(chǎn)品牌號(hào)分別為NicalonNL-200及TyrannoLoxM，其余牌號(hào)均未見(jiàn)投產(chǎn)報(bào)道。蘇州賽力菲陶纖有限公司自2011年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，為進(jìn)一步提高纖維性能和簡(jiǎn)化工藝，又突破了單紡位500孔成絲技術(shù)，可批量提供性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。
       與國(guó)外產(chǎn)品相比，賽力菲SLF-I纖維的力學(xué)性能與編制性能接近或達(dá)到國(guó)外產(chǎn)品，但在綜合性能和產(chǎn)能上仍有一定的差距，需要不懈努力盡快趕上。目前蘇州賽力菲陶纖有限公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能噸級(jí)連續(xù)SiC纖維，產(chǎn)能10t/a的產(chǎn)業(yè)化基地正在建設(shè)中。
       3連續(xù)SiC纖維應(yīng)用
       SiC纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、抗氧化、抗蠕變、耐化學(xué)腐蝕、耐鹽霧、優(yōu)良電磁波吸收等特性，與金屬和樹(shù)脂基體具有良好的兼容性，可在多領(lǐng)域中用作高耐熱、抗氧化材料以及高性能復(fù)合材料的增強(qiáng)材料，尤其適宜作航空發(fā)動(dòng)機(jī)、臨近空間飛行器及可重復(fù)使用航天器等熱結(jié)構(gòu)材料的主選材料。
       4展望
       新型航空航天器和尖端武器用熱結(jié)構(gòu)件，要求材料具有優(yōu)異的比強(qiáng)比模、抗沖擊能力、環(huán)境耐受性以及有氧環(huán)境下的耐高溫能力。陶瓷纖維增強(qiáng)金屬基及陶瓷基復(fù)合材料可以滿足以上要求，但氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、玄武巖纖維的耐熱溫度均不超過(guò)1200℃，其密度、熱嘭脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、電磁性能等均限制其應(yīng)用，因此，研究開(kāi)發(fā)高性能的陶瓷纖維己成為當(dāng)前國(guó)際上金屬基復(fù)合材料(MMC)及陶瓷基復(fù)合材料(CMC)研究的重點(diǎn)之一。
       隨著我國(guó)SiC纖維的產(chǎn)業(yè)化，緩解了圍內(nèi)SiCCMC“無(wú)米之炊”的局面。第一代SiC纖維的應(yīng)用與發(fā)展是SiC纖維產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)和發(fā)展的動(dòng)力，隨著空間技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用技術(shù)的提高以及應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)SiC纖維的性能提出新的要求，為適應(yīng)不同部位熱結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用需求，開(kāi)發(fā)不同性能品種的SiC纖維和降低成本也值得關(guān)注，預(yù)測(cè)SiC纖維將成為本世紀(jì)最引人注目和最值得發(fā)展的高科技材料品種之一，將具有廣闊的發(fā)展空間和市場(chǎng)前景。